TIM—通用定时器高级定时器

通用/高级定时器的功能

在基本定时器功能的基础上新增功能：
通用定时器有4个独立通道，且每个通道都可以用于下面功能。
（1）输入捕获：测量输入信号的周期和占空比等。
（2）输出比较：产生输出特定的波形（根据自己需要设置）。
（3）输出PWM。
（4）单脉冲模式.
（5）级联。（一个定时器的溢出事件可以使能下一个定时器的计数器开始计数）
（6）可以触发DAC、ADC。
（7）支持编码器和霍尔传感器电路。

高级控制定时器比通用定时器增加了可编程死区互补输出、重复计数器、带刹车 (断路) 功能，这些功能都是针对工业电机控制方面。

框图

时钟源

• 内部时钟源 CK_INT
• 外部时钟模式 1：外部输入引脚 TIx（x=1,2,3,4）
• 外部时钟模式 2：外部触发输入 ETR
• 内部触发输入 (ITRx)

时基单元

见基本定时器章节

输入捕获

输入捕获可以对输入的信号的上升沿、下降沿或者双边沿进行捕获，常用的有测量输入信号的脉
宽，和测量 PWM 输入信号的频率和占空比这两种。
输入捕获的大概的原理就是，当捕获到信号的跳变沿的时候，把计数器 CNT 的值锁存到捕获寄
存器 CCR 中，把前后两次捕获到的 CCR 寄存器中的值相减，就可以算出脉宽或者频率。如果捕
获的脉宽的时间长度超过你的捕获定时器的周期，就会发生溢出，这个我们需要做额外的处理。

输出比较(最常用)

输出比较就是通过定时器的外部引脚对外输出控制信号，有冻结、将通道 X（x=1,2,3,4）设置为
匹配时输出有效电平、将通道 X 设置为匹配时输出无效电平、翻转、强制变为无效电平、强制变
为有效电平、 PWM1 和 PWM2 这八种模式，具体使用哪种模式由寄存器 CCMRx 的位OCxM[2:0]配置。其中 PWM 模式是输出比较中的特例，使用的也最多。

输出比较

输出比较模式总共有 8 种，具体的由寄存器 CCMRx 的位 OCxM[2:0] 配置。

以 PWM1 模式来讲解，以计数器 CNT 计数的方向不同还分为边沿对齐模式和中心对齐模式。 PWM 信号主要都是用来控制电机，一般的电机控制用的都是边沿对齐模式， FOC 电机一般用中心对齐模式。日常开发中最常使用的模式为 PWM1 模式的向上计数模式，因此本文着重介绍该
模式，对于其他模式不做介绍。

在 PWM1 模式 1 向上计数模式中（极性不反转的情况下），当 CNT<CCR 时，输出比较通道对应输出有效电平，即高电平1，当 CNT>=CCR 时，输出比较通道输出无效电平，即低电平0。

PWM

PWM（Pulse Width Modulation）即脉冲宽度调制，在具有惯性的系统中，可以通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的模拟参量，常应用于电机控速、开关电源等领域

PWM 中有三个重要参数：频率、占空比（高电平时长占整个周期信号时长的比例）、分辨率（占空比可调精度）。

频率 Freq： Freq = CK _ PSC /(PSC +1) /(ARR +1)

PWM 占空比： Duty = CCR /(ARR +1)

PWM 分辨率： Reso =1/(ARR +1)

CK_PSC 为技术单元时钟源频率， PSC 为分频因子， ARR 为目标计数值， CCR 为 CCR寄存值

输入捕获

IC（Input Capture）输入捕获

输入捕获模式下，当通道输入引脚出现指定电平跳变时，当前CNT的值将被锁存到CCR中，可用于测量PWM波形的频率、占空比、脉冲间隔、电平持续时间等参数

每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输入捕获通道可配置为PWMI模式，同时测量频率和占空比

可配合主从触发模式，实现硬件全自动测量

频率测量方法

输入捕获通道

输入捕获基本结构

PWMI基本结构

测量脉宽和频率还有一个更简便的方法就是使用 PWM 输入模式，该模式是输入捕获的特例，只
能使用通道 1 和通道 2，通道 3 和通道 4 使用不了。与上面那种只使用一个捕获寄存器测量脉宽
和频率的方法相比， PWM 输入模式需要占用两个捕获寄存器

当使用 PWM 输入模式的时候，因为一个输入通道 (TIx) 会占用两个捕获通道 (ICx)，所以一个定
时器在使用 PWM 输入的时候最多只能使用两个输入通道 (TIx)。

PWM 信号由输入通道 TI1 进入，因为是 PWM 输入模式的缘故，信号会被分为两路，一路是
TI1FP1，另外一路是 TI1FP2。其中一路是周期，另一路是占空比，具体哪一路信号对应周期还
是占空比，得从程序上设置哪一路信号作为触发输入，作为触发输入的哪一路信号对应的就是
周期，另一路就是对应占空比。

输出比较应用（PWM驱动直流电机）

初始化PWM，设置 PWM频率为100hz,分辨率为0.1%,占空比由TIM_SetComparex()函数配置（x可为1，2，3，4）

#include "pwm.h"

void PWM_Init(void)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720-1;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 1000-1;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);
	
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
	TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =0;    //CCR
	TIM_OC3Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);
	TIM_OC4Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);
	
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);

}

void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare)
{
	TIM_SetCompare3(TIM2,Compare);
}

void PWM_SetCompare4(uint16_t Compare)
{
	TIM_SetCompare4(TIM2,Compare);
}

void usart_PWM(uint16_t Compare1,uint16_t Compare2)
{
	TIM_SetCompare3(TIM2,Compare1);
	TIM_SetCompare4(TIM2,Compare2);
}

定义 pwm.h文件

#ifndef _PWM_H_
#define _PWM_H_
#include "stm32f10x.h" 
void PWM_Init(void);
void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare);
void PWM_SetCompare4(uint16_t Compare);
void usart_PWM(uint16_t Compare1,uint16_t Compare2);
#endif

初始化串口中断，并重定义printf()和scanf()函数

#include "usart.h"

static void NVIC_Configuration(void)
{
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority =1 ;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd =ENABLE ;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
}


void usart_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
	/*TX*/
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	/*RX*/
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
	USART_InitStruct.USART_BaudRate = 9600;
	USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl =USART_HardwareFlowControl_None ;
	USART_InitStruct.USART_Mode =USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx ;
	USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
	USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	USART_Init(USART1,&USART_InitStruct);
	NVIC_Configuration();
	USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
	USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}
int fputc(int ch, FILE *f)
{
		/* 发送一个字节数据到串口 */
		USART_SendData(USART1, (uint8_t) ch);
		
		/* 等待发送完毕 */
		while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);		
	
		return (ch);
}

int fgetc(FILE *f)
{
		/* 等待串口输入数据 */
		while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) == RESET);

		return (int)USART_ReceiveData(USART1);
}

在接收中断中设置直流电机占空比，并通过上位机发送指令

void USART1_IRQHandler(void)
{
	uint8_t ch;
 ch = getchar();
	  printf( "ch=%c\n",ch );
		
		switch(ch)
   {
			case '1': 		usart_PWM(0,200);
				break;
		 
			case '2': 		usart_PWM(0,500);
			  break;
		 
			case '3': 		usart_PWM(0,1000);
			  break;
		 
			default: 		usart_PWM(1000,1000);
		    break;
	 
	}
}